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2014年西門子“年度發(fā)明家”

西門子自1995年起開始每年頒發(fā)“年度發(fā)明家”大獎(jiǎng)，旨在表彰通過(guò)發(fā)明創(chuàng)造為公司做出重大貢獻(xiàn)的杰出研發(fā)人員。2014年，共有12名西門子研發(fā)人員獲此殊榮，他們總共擁有900多項(xiàng)發(fā)明和842項(xiàng)個(gè)人

獲獎(jiǎng)的研發(fā)人員中有8名來(lái)自德國(guó)，其他獲獎(jiǎng)人員來(lái)自美國(guó)、丹麥和中國(guó)。他們的發(fā)明包括：可監(jiān)控車輛在軌道上的位置的無(wú)線傳感器、支持風(fēng)電機(jī)組增加發(fā)電量的全新冷卻系統(tǒng)、以及對(duì)組件進(jìn)行了重新組合的燃?xì)廨啓C(jī)，從而使得輪機(jī)發(fā)電相比過(guò)去更為經(jīng)濟(jì)。

智能電網(wǎng)的智能保護(hù)：阻斷連鎖反應(yīng)

來(lái)自西門子中國(guó)研究院的博士開發(fā)了一種有效管理智能電網(wǎng)斷路器的算法。電網(wǎng)的單一能源供電時(shí)代已成過(guò)去，智能電網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。這是因?yàn)轱L(fēng)能、太陽(yáng)能及其他許多可再生能源并網(wǎng)供電的比例越來(lái)越大。電網(wǎng)必須適應(yīng)這種情況，并且要和以前一樣可靠。

帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)在北京和上海兩地展開工作，推出了一款全新解決方案，用于保護(hù)多能源協(xié)同供電的電網(wǎng)。為確保短路不會(huì)造成電網(wǎng)全部或大部分自動(dòng)關(guān)閉，對(duì)將電網(wǎng)各部分彼此連接的眾多斷路器來(lái)說(shuō)，要采用選擇性方案。通過(guò)這種方案，斷路器自動(dòng)協(xié)調(diào)其運(yùn)行，確定哪個(gè)斷路器較接近短路位置，并且必須關(guān)閉這部分電網(wǎng)。該技術(shù)被稱為區(qū)域選擇性聯(lián)鎖。不過(guò)，只有在電子始終朝著同一方向移動(dòng)時(shí)才起作用。在多能源并網(wǎng)供電的電網(wǎng)，電流可反向流動(dòng)。為確保在發(fā)生短路時(shí)關(guān)閉正確的部分，需要配備斷路器能根據(jù)實(shí)時(shí)電流方向以動(dòng)態(tài)方式聯(lián)鎖的系統(tǒng)。利用全新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)解決了這個(gè)問(wèn)題。新解決方案使布線更加簡(jiǎn)單，大大降低了成本，并使維護(hù)更輕松。

改進(jìn)用于風(fēng)電機(jī)組的冷卻系統(tǒng)

Uffe Eriksen開發(fā)的解決方案，使輪機(jī)發(fā)電機(jī)和主軸承的冷卻更加高效，并且兼顧環(huán)保。這位來(lái)自丹麥的研究人員希望風(fēng)電能真正成為礦物燃料的替代性選擇。這就是Eriksen及其團(tuán)隊(duì)在丹麥Brande花費(fèi)一年半時(shí)間為高性能風(fēng)電機(jī)組開發(fā)空冷系統(tǒng)的原因所在。

風(fēng)電機(jī)組的主軸承需要承受重負(fù)荷。對(duì)于提升主軸承性能而言，能控制潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑主軸承的溫度是邁出的成功一步。在軸承性能控制方面，原來(lái)只能對(duì)潤(rùn)滑油潤(rùn)滑軸承進(jìn)行冷卻，現(xiàn)在還可對(duì)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸承進(jìn)行冷卻。在這個(gè)過(guò)程中，新技術(shù)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并提升了系統(tǒng)性能。在全新發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中，環(huán)境空氣通過(guò)機(jī)艙進(jìn)入發(fā)電機(jī)。而高濕度或高鹽分可導(dǎo)致輪機(jī)腐蝕損壞。這就是空氣在被鼓入并接觸溫度敏感型組件之前要進(jìn)行過(guò)濾和除濕的原因。冷卻空氣通過(guò)排放通道再次送回，無(wú)需在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼上額外開口。

發(fā)電機(jī)以更高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出更多電力

與傳統(tǒng)的空氣/水熱交換器相比，直接空冷是更好的熱傳輸方式，其設(shè)計(jì)本身也簡(jiǎn)單許多。但是，利用環(huán)境空氣進(jìn)行冷卻的 是由于冷卻的改善，能輸出更多電力。這是因?yàn)槔脽峤粨Q器總會(huì)有熱損失，Eriksen這樣解釋道。這意味著發(fā)電機(jī)的最低溫度也始終高于環(huán)境溫度。這就是空冷優(yōu)于傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的原因所在。得益于更低的溫度，發(fā)電機(jī)可以更高的負(fù)荷運(yùn)行，從而生產(chǎn)更多的電力。

為了確保清楚知道貨運(yùn)列車在大型編組站的位置，現(xiàn)年59歲的 Peter Faubel博士對(duì)車輪傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，使其能在列車經(jīng)過(guò)時(shí)以無(wú)線方式發(fā)射車輛位置數(shù)據(jù)。

通過(guò)提供更長(zhǎng)的使用壽命、更低的成本和更小的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，Uffe Eriksen（44歲）希望他的發(fā)明將使風(fēng)電機(jī)組成為礦物燃料真正的替代性選擇。

Hubert Schierling博士（57歲）在德國(guó)埃爾蘭根數(shù)字化工廠集團(tuán)工作，他改進(jìn)了電機(jī)速度控制方法，以確保能更有效地利用電機(jī)的額定輸出。

Jörg-Uwe Dahl現(xiàn)年50歲，在柏林能源管理集團(tuán)工作，他發(fā)明了一款能利用緊湊型轉(zhuǎn)子進(jìn)行可靠電氣接觸并具有很低電力損耗的斷路器。

S. Kevin Zhou博士：在經(jīng)歷數(shù)千張醫(yī)學(xué)影像的積累之后，全新醫(yī)學(xué)影像分析軟件可迅速在CT掃描圖中將肋腔與其他解剖組織區(qū)分開來(lái)，對(duì)肋腔圖進(jìn)行平面化以方便放射師閱片，并對(duì)24根肋骨進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記。

Christoph Lehmann博士（59歲）的發(fā)現(xiàn)，可大幅降低燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的制造成本。根據(jù)他的計(jì)算，在冷卻期帶動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的盤車裝置（盤車電機(jī)）是不必要的。

剪切波彈性成像是一種檢查組織彈性的超聲技術(shù)。它可幫助及早探測(cè)出腫瘤。Liexang Fan博士（51歲）進(jìn)行的研究，使西門子醫(yī)療于2008年*向市場(chǎng)推出了這種全新檢查方法。

升級(jí)電站的控制系統(tǒng)非常耗費(fèi)人力：包含舊控制系統(tǒng)所有功能信息的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的文檔要以人工方式傳輸?shù)叫孪到y(tǒng)中。但是，現(xiàn)在Klaus Wendelberger博士（49歲）發(fā)明了一種能以快得多的速度自動(dòng)完成文檔傳輸?shù)姆绞健?/p>

Ralf Beyer（47歲），是位于埃爾蘭根的西門子交通集團(tuán)系統(tǒng)架構(gòu)師，他發(fā)明了一種面向鐵路車輛的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

對(duì)于CT而言，“計(jì)數(shù)探測(cè)器”的誕生就如同攝影領(lǐng)域彩色膠卷的出現(xiàn)一樣。截至目前，該技術(shù)還未上市，這是因?yàn)樘綔y(cè)器尚不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致圖像失真。位于德國(guó)紐倫堡的Christian Schröter想方設(shè)法在很大程度上解決了這一問(wèn)題。

電站控制系統(tǒng)輕松升級(jí)

Klaus Wendelberger 開發(fā)了一套基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能簡(jiǎn)化電站控制系統(tǒng)的更新。對(duì)于電站而言，控制系統(tǒng)是其大腦和神經(jīng)。它們使控制中心的操作人員能輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可運(yùn)行電廠，并對(duì)所有流程一覽無(wú)遺。然而，計(jì)算機(jī)的技術(shù)壽命要比電廠的技術(shù)壽命更短，因此每隔20年左右，必須以*技術(shù)對(duì)電廠控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。

升級(jí)過(guò)程非常耗費(fèi)時(shí)間并且代價(jià)高昂。比如說(shuō)，控制系統(tǒng)供應(yīng)商必須耗費(fèi)巨大的人力使新控制系統(tǒng)的參數(shù)與舊控制系統(tǒng)保持*。這需要查看電廠運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)數(shù)技術(shù)文檔?？刂葡到y(tǒng)和電廠設(shè)備之間怎樣布線？來(lái)自獨(dú)立電廠組件的信號(hào)原來(lái)如何讀取和分析？截至目前，這個(gè)過(guò)程通常要涉及分析、轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)以萬(wàn)計(jì)的工程圖，而每張圖要花費(fèi)大約10分鐘。

利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)識(shí)別和解釋工程圖和文檔

Wendelberger的目標(biāo)是：盡可能有條理、大范圍地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程圖傳輸過(guò)程的自動(dòng)化。該團(tuán)隊(duì)花了大約三年半時(shí)間來(lái)開發(fā)這個(gè)創(chuàng)意，并將其逐步融匯成一個(gè)解決方案。這套基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，正充分利用他們所獲得的知識(shí)。該系統(tǒng)可自動(dòng)讀取數(shù)以千計(jì)文檔中的文本和圖形，這部分借助了語(yǔ)義識(shí)別程序的幫助，部分由其自行進(jìn)行解釋。它還能將其讀取的任何內(nèi)容立即轉(zhuǎn)換成西門子控制系統(tǒng)能識(shí)別的語(yǔ)言。

這種順序功能圖的自動(dòng)化轉(zhuǎn)換，至今已使用了大約1年時(shí)間，應(yīng)用于10個(gè)項(xiàng)目中。現(xiàn)在，專家僅僅需要在計(jì)算機(jī)中輸入電廠的邊界條件。輸入的數(shù)據(jù)包括電廠類型和規(guī)格，比如輸出功率（兆瓦）?，F(xiàn)在，只需輕按按鈕，就可針對(duì)新的儀表和控制系統(tǒng)生成完整的項(xiàng)目工程圖。這種自動(dòng)化轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在僅需兩、三天時(shí)間。這使得控制系統(tǒng)的工程成本降低高達(dá)30%。